基于混合蛙跳算法10kV级油浸式配电变压器优化设计

摘要

10kV级油浸式配电变压器是电力系统中应用最为广泛的电力设备之一，其优化设计是一项多变量、非线性、离散型的复杂规划问题。研究其优化设计方法，对提高变压器产品综合性能、节能环保等方面有着重要的意义。 首先，描述了10kV级油浸式配电变压器结构；介绍了变压器设计方法，并对变压器计算流程进行了阐述；建立了以材料成本和十年运行成本之和为目标函数的优化设计数学模型。 其次，描述了基本混合蛙跳算法的寻优过程；列举了基本混合蛙跳算法在收敛精度、收敛成功率等方面的不足，针对此不足之处进行了改进：算法进化模式方面和自适应步长方面；利用6个经典测试函数对改进后的混合蛙跳算法进行了四个方面的测试：收敛精度、计算量、收敛速度和收敛成功率，测试结果显示改进后的混合蛙跳算法在收敛精度和收敛成功率方面都有很大提升；为了将算法应用于变压器优化设计中，引入了重新初始化思想，对算法子种群内部寻优模式进行调整，并且引入满意解概念提高优化设计结果的实用性。 最后，引入面向对象软件开发思想，并使用统一建模语言对优化设计系统进行了描述：确定了设计系统的各个用例，确定了研究对象的实体类和设计软件的界面类，建立了用例的顺序图，确立了系统的静态结构模型和动态行为模型；选用C++编程语言并且遵循友好人机界面原则实现了该优化设计系统，并引用数据库技术提高系统的执行效率。通过实例证明了该设计系统的实用性和优越性，达到了预期的效果。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 变压器优化设计研究现状

1.2.1 优化算法研究现状

1.2.2 优化设计软件研究现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 配电变压器优化设计基本理论

2.1 变压器结构

2.2 计算理论依据

2.3 手工设计计算

2.4 优化设计数学描述

2.4.1 数学模型

2.4.2 设计变量的选取

2.4.3 约束条件

2.5 本章小结

第三章 混合蛙跳算法及其改进策略

3.1 混合蛙跳算法

3.1.1 混合蛙跳算法的提出

3.1.2 混合蛙跳算法的数学模型

3.1.3 混合蛙跳算法的实现

3.2 混合蛙跳算法的改进

3.2.1 基本混合蛙跳算法的缺点

3.2.2 混合蛙跳算法的改进策略

3.2.3 改进混合蛙跳算法的实现

3.3 改进混合蛙跳算法性能分析

3.3.1 变异参数（bil、bim、bib）的确定

3.3.2 仿真实验设计

3.3.3 实验结果及分析

3.4 改进混合蛙跳算法用于变压器优化设计

3.4.1 引入重新初始化思想

3.4.2 引入满意解概念

3.4.3 混合蛙跳算法应用于变压器优化设计流程

3.5 本章小结

第四章 优化设计系统的实现

4.1 面向对象分析

4.1.1 面向对象的方法及统一建模语言

4.1.2 需求分析

4.1.3 静态结构模型

4.1.4 动态行为模型

4.2 开发工具的选择

4.3 界面的设计

4.3.1 登录界面

4.3.2 主框架界面

4.3.3 列表方案界面

4.3.4 铁心标准数据库修改界面

4.4 数据库的选择

4.5 实例分析

4.5.1 优化设计结果及分析

4.5.2 优化算法性能分析

4.6 本章小结

第五章 结论

参考文献

攻读学位期间的科研成果

致谢